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FPGA 国内厂商 VS 国外厂商
时间:2020-07-28 | 点击: | 打印本页 | 收藏本文 |

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FPGA是可以先购买再设计的“万能”芯片。FPGA(Field-ProgrammableGateArray)现场可编程门阵列,是在硅片上预先设计实现的具有可编程特性的集成电路,它能够按照设计人员的需求配置为指定的电路结构,让客户不必依赖由芯片制造商设计和制造的ASIC芯片。广泛应用在原型验证、通信、汽车电子、工业控制、航空航天、数据中心等领域。 

FPGA 国内厂商 VS 国外厂商

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AlteraLUT4架构

    技术趋势:制程迭代驱动33年发展,平台型产品是未来

1985年赛灵思发明FPGA以来,其容量提高了一万倍以上,速度提高了一百倍以上,价格和能耗缩小了一千倍以上。受到先进制程迭代的推动,FPGA的架构不断更新。1985年,Xilinx公司推出了全球一款FPGA产品XC2064,采用2μm工艺,包含64个逻辑模块和85,000个晶体管,门数量不超过1000个。对比2016年赛灵思发布的VIRTEXUltraScale,16nm制程,系统逻辑单元高达378万个。FPGA制程迭代在提高算力的同时降低了功耗,减小了芯片面积,推动了FPGA的性能提升。

未来,在技术趋势上,制程迭代+平台产品将是未来产品发展方向。我们仍然看好先进制程带给FPGA的性能提升,同时新的产品形态(平台型产品)的出现让FPGA性能有了进一步提升的可能。Xilinx和Intel相继发布ACAP和Agilex平台型产品,根据Xilinx披露的数据,新的平台型产品速度超过当前高速的FPGA20倍、比CPU快100倍,该平台面向数据中心、有线网络、5G无线和汽车驾驶辅助应用。产品进展方面,2019年6月19日VersalAICore及VersalPrime系列组件小规模出货,量产时间预计在2019下半年。

    技术、专利、人才壁垒高,国产替代迎难而上

FPGA是一个技术壁垒高的行业,有人认为FPGA公司就是半个IC设计公司+半个软件公司,硬件结构复杂且良率低,软硬协同再提研发难度。FPGA企业的硬件开发部分属于典型的IC设计企业,与一般IC设计企业不同的是,由于FPGA硬件需要配套EDA软件一起使用,FPGA公司通常需要自行研发适配自家硬件的EDA软件,因此也算半个EDA软件公司。由于FPGA版图及布线复杂,硬件设计难度较大,加之软件和硬件协同开发,系统工程的难度再升级。

核心专利被头部公司垄断,国产厂商披荆斩棘艰难前行,专利有效期结束或带来转机。在专利上国外厂商目前占据优势,Xilinx和Altera(Intel)在FPGA领域的专利数近10,000个,而国产厂商如紫光同创专利数仅约200项,相差悬殊。未来随着部分专利的有效期结束,及国产厂商在新专利上的突破,专利上的垄断格局或迎来转机。

半导体产业链国产化程度低,硬件自主可控进程难以阻挡,国产当自强。产业链角度来看,硬件产业链中目前自主可控程度较低,尤其在高端半导体设备和材料领域,未来产业链上下游国产替代进程的推进也将助力国产FPGA加速发展。

硬件部分上游:EDA+IP。硬件开发用的EDA仍是Cadence、Synopsys及MentorGraphics,IP来源包括外部授权和内部开发。

硬件部分下游:代工厂+封测。其中代工厂国内厂商主要与台积电及中芯国际合作,封测主要和日月光等合作。

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    FPGA硬件产业链

全球63亿美元市场,Xilinx与Intel双寡头

FPGA是集成电路大产业中的小领域,5G和AI为行业增长提供确定性,国产替代叠加行业增长,国产FPGA市场腾飞在即。根据WSTS的数据,2018年全球集成电路市场规模达到4,688亿美元,同期全球FPGA市场规模约63亿美元,仅占集成电路市场约1.34%。

市场虽小,但未来受益于5G基础设施全球布局及AI技术持续发展,FPGA行业需求量增长具确定性。行业增长下,国产替代进程将进一步加速国产FPGA的增长。根据中国半导体行业协会的数据,2017年国内FPGA市场国产率低于1%,随着技术突破,国产FPGA腾飞在即。

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全球FPGA市场规模持续攀升,亚太是FPGA主要市场,未来产业发展可期。根据Gartner的数据,全球FPGA市场规模2019年达到69亿美元,2025年达到125亿美元,未来市场增速稳中有升。亚太区占比达到42%,是FPGA主要市场,中国FPGA市场规模约100亿人民币,未来随着中国5G部署及AI技术发展,国内FPGA规模有望进一步扩大。

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全球FPGA市场规模

国外三巨头占据90%全球市场,国产厂商暂时落后。FPGA市场呈现双寡头垄断格局,Xilinx和Intel分别占据全球市场56%和31%,在中国FPGA市场中,占比也高达52%和28%,由于技术、资金、人才上的壁垒及FPGA量产带来的规模经济,行业地位较为稳定。

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    全球FPGA市场份额按公司分布

国产厂商目前在中国市场占比约4%,未来随着国产厂商技术突破,FPGA领域国产替代或将是百亿级的机会,替代空间广阔。

中国FPGA市场份额按公司分布

国产FPGA主要公司

1、京微齐力:二次创业,瞄准AI云边端

论成立时间,京微齐力是算是晚的,2017年6月才成立。但论野心和经验,京微齐力丝毫不输于其他国产FPGA厂商。

京微齐力成立于2017年6月,定位是中国优秀的国产FPGA及新一代异构可编程计算芯片的供应商。

其创始人兼CEO王海力本科毕业于国防科技大学计算机科学专业,硕士和博士毕业于清华大学计算机系EDA专业。

2015年年底,还在清华大学读博士的王海力加入一家新成立的中外合资FPGA公司雅格罗技,这家公司在北京市引导资金的支持下于2010年更名为“京微雅格”。

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